HAMAMATSU, il-Ġappun, 25 ta ’Awwissu, 2021 - Hamamatsu Photonics u l-Istitut Nazzjonali tax-Xjenza u t-Teknoloġija Industrijali Avvanzata (AIST) f’Tokjo kkollaboraw fuq sistema ta’ monitoraġġ tal-gass li tista ’tinġarr kollha ottiċi għat-tbassir ta’ eruzzjonijiet vulkaniċi bi grad għoli ta ’sensittività. Minbarra li jipprovdi monitoraġġ stabbli u fit-tul tal-gassijiet vulkaniċi ħdejn il-krateri vulkaniċi, l-analizzatur li jista 'jinġarr jista' jintuża wkoll biex jiskopri tnixxijiet ta 'gass tossiku f'impjanti kimiċi u drenaġġ u għal kejl atmosferiku.

Is-sistema fiha laser tal-kaskata quantum (QCL) minjaturizzat, miksi bil-wavelength żviluppat minn Hamamatsu. F'madwar 1/150 tad-daqs tal-QCLs preċedenti, il-laser huwa l-iżgħar QCL miksi bil-wavelength fid-dinja. Is-sistema tas-sewqan għas-sistema tal-monitoraġġ tal-gass, żviluppata mill-AIST, se tippermetti li l-QCL żgħir jiġi mmuntat f'analizzaturi ħfief u portabbli li jistgħu jinġarru kullimkien.
L-iżgħar QCL tal-wavelength-swept fid-dinja huwa biss 1/150 tad-daqs tal-QCLs tal-wavelength preċedenti. Korteżija ta 'Hamamatsu Photonics KK u New Energy and Industrial Technology Development Organisation (NEDO).
Permezz ta 'l-ingranaġġ tat-teknoloġija eżistenti tas-sistema mikroelettromekkanika (MEMS) ta' Hamamatsu, l-iżviluppaturi ddisinjaw kompletament il-gradilja tad-diffrazzjoni MEMS tal-QCL, u naqqsuha għal madwar 1/10 tad-daqs tal-gradilji konvenzjonali. It-tim impjega wkoll kalamita żgħira li kienet irranġata biex tnaqqas l-ispazju bla bżonn, u mmuntat b'mod preċiż il-komponenti l-oħra bi preċiżjoni sa unitajiet ta '0.1 μm. Id-dimensjonijiet esterni tal-QCL huma 13 × 30 × 13 mm (W × D × H).

QCLs miknusa fit-tul tal-mewġ jużaw gradilja tad-diffrazzjoni MEMS li tferrex, tirrifletti u tarmi dawl infra-aħmar fin-nofs waqt li tbiddel malajr il-wavelength. Il-QCL miksi bil-mewġ ta 'Hamamatsu huwa intonabbli fil-medda tal-wavelength ta' 7 sa 8 μm. Din il-firxa hija assorbita faċilment mill-gassijiet SO2 u H2S li huma kkunsidrati bħala tbassir bikri ta 'eruzzjoni vulkanika possibbli.

Biex jiksbu tul ta 'mewġ intonabbli, ir-riċerkaturi użaw teknoloġija tad-disinn tal-apparat li hija bbażata fuq l-effett quantum. Għas-saff li jarmi d-dawl tal-element QCL, huma użaw disinn anti-cross-dual-state-state.

Meta l-QCL miksi bil-wavelength huwa kkombinat mas-sistema tas-sewqan żviluppata mill-AIST, jista 'jikseb veloċità tal-knis tal-wavelength li takkwista spettru tad-dawl kontinwu fin-nofs infra-aħmar fi żmien 20 ms. L-akkwist b'veloċità għolja tal-QCL tal-ispettru jiffaċilita l-analiżi ta 'fenomeni temporanji li jinbidlu malajr maż-żmien. Ir-riżoluzzjoni spettrali tal-QCL hija ta 'madwar 15 nm, u l-ogħla output massimu tagħha huwa madwar 150 mW.

Bħalissa, ħafna mill-analizzaturi użati biex jidentifikaw u jkejlu l-gassijiet vulkaniċi f'ħin reali għandhom sensuri elettrokimiċi. L-elettrodi f'dawn is-sensuri - u l-prestazzjoni tal-analizzatur - jiddeterjoraw malajr, minħabba espożizzjoni kostanti għal gass tossiku. L-analizzaturi tal-gass ottiċi kollha jużaw sors ta 'dawl ta' ħajja twila u jeħtieġu inqas manutenzjoni, iżda s-sors ta 'dawl ottiku jista' jieħu ħafna spazju. Id-daqs ta 'dawn l-analizzaturi jagħmilhom diffiċli biex jiġu installati ħdejn il-krateri vulkaniċi.

Is-sistema ta ’monitoraġġ tal-gass vulkaniku tal-ġenerazzjoni li jmiss, mgħammra bil-QCL ċkejkna mimsuħa tul il-mewġ, se tipprovdi lill-vulkanoloġisti b’unità ottika, kompatta u portabbli kollha li għandha sensittività għolja u manutenzjoni faċli. Ir-riċerkaturi f'Hamamatsu u l-kollegi tagħhom fl-AIST u l-New Energy and Industrial Technology Development Organisation (NEDO), li appoġġjaw il-proġett, se jkomplu jinvestigaw modi biex iżidu s-sensittività tal-analizzatur u jnaqqsu l-manutenzjoni.

It-tim qed jippjana osservazzjonijiet b'ħafna punti biex jittestja u juri l-analizzatur portabbli. Prodotti li jużaw il-QCL miksi bil-wavelength u ċirkuwiti tas-sewqan flimkien ma ’fotodetetturi Hamamatsu huma ppjanati għar-rilaxx fl-2022.